Moderne Physik
Compton-Rückstreuung (180°)
Bei θ = 180° ist die Wellenlängenverschiebung maximal (2λ_C).
Compton-Rückstreuung (180°) — interaktive Moderne Physik-Simulation. Bei θ = 180° ist die Wellenlängenverschiebung maximal (2λ_C). Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Rückstreuung
Bei θ = 180° ist die Wellenlängenverschiebung maximal (2λ_C).
Rückstreuung bei θ = 180° ergibt die maximale Compton-Verschiebung Δλ_max = 2λ_C, weil cos 180° = −1. Das einfallende Photon überträgt den größten Impuls auf das zurückprallende Elektron; das gestreute Photon tritt mit der längsten Wellenlänge und der niedrigsten Energie aus. Vergleiche diese Grenze auf der Bühne mit kleineren Winkeln.
- Δλ_max = 2λ_C
- θ = 180°
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Leitfrage
Ein Photon, das gerade nach hinten streut (180°), überträgt den größtmöglichen Impuls auf das Elektron, auf das es trifft. Ergibt dieser Rückstreufall die größtmögliche Compton-Wellenlängenverschiebung?
Vorhersagen zum Abwägen
- Die maximale Verschiebung erfolgt in einem anderen Winkel.
- Die Verschiebung ist in allen Winkeln einschließlich 180° gleich.
- Ja – die 180°-Rückstreuung maximiert (1 − cos θ) und ergibt die größtmögliche Wellenlängenverschiebung für jeden Winkel.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Streuwinkel θ (°)
Was Sie messen:
- Wellenlängenverschiebung Δλ (pm)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie das Compton-180-Preset und drücken Sie Zurücksetzen. Die einfallende Röntgenwellenlänge beträgt 0.05 nm; der Streuwinkel ist auf 180° festgelegt.
- Aktivieren Sie die Anzeige der Wellenlängenverschiebung.
- Stellen Sie den Streuwinkel für jeden Versuch ein (nahezu 180°) und zeichnen Sie die Wellenlängenverschiebung auf.
Maßgebende Gleichung
Compton Shift bei Backscatter — Δλ = λ_C(1 − cos θ)
Die Compton-Formel Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ) ist bei θ = 180° maximiert, wobei (1 − cos θ) = 2, was die größtmögliche Wellenlängenverschiebung ergibt: Δλ_max = 2h/(m_ec) ≈ 4.85 pm.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ). Vergleichen Sie mit der Tabelle. Bestätigen Sie, dass θ = 180° Δλ = 2h/(m_ec) ergibt, den maximal möglichen Wert.
- Erklären Sie mit (1 − cos θ), warum 180° die maximale Verschiebung ergibt: cos(180°) = −1, sodass (1 − cos θ) bei diesem Winkel seinen größtmöglichen Wert 2 erreicht.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Bei 180° kehrt das Photon seine Richtung vollständig um und überträgt den maximal möglichen Impuls auf das Elektron (Impulserhaltung). Erklären Sie, warum die maximale Impulsübertragung dem maximalen Energieverlust (und damit der maximalen Wellenlängenzunahme) des Photons entspricht.
- Was wäre Δλ bei θ = 0° (überhaupt keine Streuung)? Macht das physikalisch Sinn für ein Photon, das nicht interagiert?
- AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
- IB Physics — E.2 Quantum physics
- General High School Physics — Modern physics intro
- NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light
- Willkommen bei Compton 180°
- Compton-Aufbau auswählen
- Abspielen drücken
- Maximale Compton-Verschiebung
- Eigenschaften-Panel öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.